CN110897424A - 一种止鼾床垫 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种止鼾床垫；其中，床垫框架嵌入床垫本体；床垫本体上划分出人体躺卧时的肩部区域；人体刺激机构固定在床垫框架内，采用推顶杆机械运动的方式实现刺激，推顶杆的作用区为所述肩部区域；人体位置检测单元设置在床垫本体表面且位于所述肩部区域；声波检测传感器设置在床垫本体靠近头部位置；控制单元在根据声波检测传感器和人体位置检测单元的检测信号确定要引导人体侧卧时，控制推顶杆在人体的一侧肩部区域给与推顶刺激；散热口设置在床垫本体侧面，散热通道连通控制单元和人体刺激机构，将产生的热量通过散热口导出。该方案不对人进行束缚，在基本不影响人正常睡眠的情况下达到止鼾目的。

Description

一种止鼾床垫

技术领域

本发明涉及止鼾产品技术领域，尤其涉及一种止鼾床垫。

背景技术

打鼾症，是睡眠呼吸暂停综合征的一个主要临床表现。打鼾在日常生活中很常见，但长期打鼾对身体的危害很大，它不仅可导致打鼾症者白天嗜睡、疲惫，而且长期打鼾对呼吸系统疾病、代谢类疾病和心血管疾病都存在隐患。

打鼾的成因的原理是，人们在进入睡眠后，咽、口腔、鼻腔等部位的内部肌肉组织会开始松弛、下跨，对某些人来说，这将导致其睡眠呼吸通路上形成堵塞、气道狭窄的区域，当气流通过这些狭窄区域时发生剧烈震荡从而产生较大的声响。

根据睡眠医学的理论知识与临床经验可知，侧卧是一种防止打鼾或有效缓解打鼾的睡姿。现有的令打鼾者侧卧的方案分为两类：一类是通过束缚带、睡眠枕等对人进行睡眠姿态固定，使人一直保持侧卧睡姿状态；另一类是通过气垫、床体折叠等方式，改变床的形态，而使人形成侧卧姿态。

但第一种方式对人进行睡眠姿态固定，对人形成了外在束缚，影响睡眠舒适性和睡眠质量；第二种气垫、床体折叠等方式，类似于瘫痪病人的护理床，这种方式由于结构原因造成睡眠舒适性很差，另外床体变形会有很大的动静，容易把人惊醒，严重影响睡眠质量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种止鼾床垫，该方案不对人进行束缚，基本不影响人的正常睡眠。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种止鼾床垫，包括：床垫本体、床垫框架、人体位置检测单元、人体刺激机构、声波检测传感器、控制单元和散热口；床垫框架嵌入床垫本体；床垫本体上划分出人体躺卧时的肩部区域；

人体刺激机构固定在床垫框架内，采用推顶杆机械运动的方式实现刺激，推顶杆的作用区为所述肩部区域；

人体位置检测单元设置在床垫本体表面且位于所述肩部区域；

声波检测传感器设置在床垫本体靠近头部位置；

控制单元在根据声波检测传感器和人体位置检测单元的检测信号确定要引导人体侧卧时，控制推顶杆在人体的一侧肩部区域给与推顶刺激；

散热口设置在床垫本体侧面，散热通道连通控制单元和人体刺激机构，将产生的热量通过散热口导出。

优选地，床垫本体由多层海绵复合而成，各层海绵硬度从上到下由软到硬；每两层海绵的分界面是波浪形；最上层海绵均匀分布压力缓冲孔。

优选地，每两层海绵的分界面是正弦波形。

优选地，所述人体刺激机构包括呈直线分布的多个推顶杆，分布位置为所述肩部区域；控制单元根据人体位置检测单元提供的人体位置，控制相应位置处的推顶杆伸出；所述床垫本体上表面对应推顶杆的位置开设推顶杆伸出孔。

优选地，所述推顶杆包括直线运动动力设备和作用头；直线运动动力设备带动作用头升降；作用头上集成有压力传感器。

优选地，所述推顶杆包括直线电机、压力检测组件和作用头；压力检测组件设置在作用头与直线电机之间，用于检测作用头施加于人体的作用力；

所述压力检测组件包括薄膜压力传感器压头、薄膜压力传感器和薄膜压力传感器压座；薄膜压力传感器压头一端面伸入薄膜压力传感器压座提供的导向槽形成活塞式连接，薄膜压力传感器压头与薄膜压力传感器压座的导向槽内壁面之间间隙配合；薄膜压力传感器压座导向槽内底面安装薄膜压力传感器。

优选地，作用头固定于薄膜压力传感器压头；薄膜压力传感器压座固定于直线电机自由端；薄膜压力传感器压头未伸入薄膜压力传感器压座的一端提供与作用头配合的连接端；薄膜压力传感器压头与作用头通过连接销固定；薄膜压力传感器压头和薄膜压力传感器压座之间采用限位钉连接；薄膜压力传感器压头接触薄膜压力传感器的端面上安装压柱，压柱作用在薄膜压力传感器的有效作用区。

优选地，所述作用头采用柔性材料制成。

优选地，所述推顶杆间距为80mm-140mm；推顶杆的作用头处于顶推最大极限位置时，作用头上沿高于床垫本体上表面30mm-60mm；作用头处于收缩状态时，作用头上沿低于床垫本体上表面10mm-20mm。

优选地，所述位置检测单元包括柔性底片和薄膜开关；多个薄膜开关在柔性底片上进行直线排布或多行阵列分布。

有益效果：

(1)本发明只有在检测到鼾声时才控制推顶杆伸出，引导睡眠者侧卧，从而止鼾。未检测到鼾声时，本止鼾床垫相当于普通床垫使用，人体睡眠姿态无需固定，且不影响睡眠舒适性。其次，推顶杆推顶睡眠者一侧肩部，令仰卧位睡眠者有被咯的感觉，该强度能够诱发睡眠者调整睡姿，但不会影响其继续进入睡眠，因此该方式较为有效和安全。此外，推顶伸出方式无需床体变形，因此使用噪音小。

(2)在一个实施例中，控制单元和声波检测传感器等构件内置在床垫，产品成一体式，零散部件少，客户更容易使用。

(3)在一优选实施例中，人体刺激机构在肩背部位置在宽度方向成线性均匀的阵列分布，每两个作用头的间距设置为80-140mm。作用头分布式布置方式相较于可移动式作用头方式，机械结构实现起来更简单，可靠性更靠，成本更低。

(4)床垫本体的海绵波浪式分层组合方案，睡眠更舒适。

(5)本发明将薄膜压力传感器设计在作用头与直线电机之间，并采用薄膜压力传感器压头+薄膜压力传感器压座的方式实现传感器的安装。薄膜压力传感器压头和薄膜压力传感器压座采用活塞式连接，压座为压头的运动提供导向，使得压头作用在传感器时，其方向不会发生过大的变化，保证传感器测量的一致性。而且压头和压座为金属等非软性材质，受压后不会变形，能够保证检测压力的准确性。同时传感器设置在压座中，起到了对传感器的保护作用，提高传感器使用寿命。此外，压头上可以安装压柱，保证压力施加在传感器薄膜压力传感器的有效作用区。压柱采用橡胶材料，能够避免对传感器的损伤。

附图说明

图1为本发明止鼾床垫的结构透视示意图。

图2为本发明止鼾床垫的外形示意图。

图3为本发明止鼾床垫的内部结构示意图。

图4为人体刺激机构中推顶杆的组成结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种止鼾床垫，其基本思想是：在床垫本体中嵌入床垫框架，床垫框架中安装人体位置检测单元、人体刺激机构、声波检测传感器；在控制单元的统一识别与控制下，当检测到鼾声时，通过在仰卧位睡眠者的一侧肩部，特别是肩背胛骨处给与机械的推顶刺激，从而达到引导睡眠者侧卧的目的，以达到持续的止鼾效果。

这种方案只有在检测到鼾声时才控制推顶杆伸出，引导睡眠者侧卧，从而止鼾。未检测到鼾声时，本止鼾床垫相当于普通床垫使用，人体睡眠姿态无需固定，且不影响睡眠舒适性。且推顶杆推顶睡眠者一侧肩部，令仰卧位睡眠者感觉到被咯了一下，该强度能够触发睡眠姿态改变，但不会影响其继续进入睡眠，因此该方式较为有效和安全。此外，推顶伸出方式无需床体变形，因此使用噪音小。

图1为本发明止鼾床垫的结构示意图。如图1所示，其包括：床垫本体3、床垫框架1、人体位置检测单元2、人体刺激机构4、声波检测传感器6和控制单元5。

床垫框架1嵌入床垫本体3内部。床垫框架可由方管、圆管连接而构成，材料可以是金属和非金属等密度较小、刚度较大的材料，特别可选的是铝合金、塑料等。本实施例中床垫框架的总体形状是个长方体，也可做成工字形、米字形等。该床垫框架为人体刺激机构提供支撑，并维持床垫本体的形状。

床垫本体3由多层海绵复合而成，从上到下由软到硬，每层海绵间用粘接剂粘接，每两层海绵的分界面是波浪形，尤其是正弦波形。本实施例中床垫本体是由4层软硬度不同的海绵组成。床垫本体最上层均匀分布有压力缓冲孔。该方案更柔软舒适，能改善人的睡眠质量。

床垫本体3上划分出人体躺卧时的肩部区域。

人体位置检测单元2设置在床垫本体3表面且位于划分出的肩部区域，与控制单元电连接，用于检测人体姿态是平躺还是侧卧，以及人体平躺时在床垫的位置。在本优选实施例中，人体位置检测单元2采用薄膜开关实现，多个薄膜开关在柔性底片上进行多行阵列分布或者线性分布。当人体仰卧在床垫上时，薄膜开关被压下的区域即为人体位置，根据薄膜开关被压下区域的大小可以区分是否为平躺或侧躺。薄膜开关可以采用工业上通用的薄膜开关，成本低廉，检测准确。

声波检测传感器6设置在床垫本体3侧面靠近头部位置，与控制单元电连接，用于拾取环境声音信号，发送给控制单元，根据环境声音信号可以确定睡眠者是否打鼾。

人体刺激机构4设置在床垫框架1内，采用推顶杆机械运动的方式实现刺激，推顶杆的作用区为所述肩部区域。人体刺激机构4的实现方式有两种：

方式一、推顶杆分布式布置在肩背部的刺激范围内。

本方式下，如图3所示，需要设置多个推顶杆。优选地，这些推顶杆呈直线分布于床垫上的肩部区域内。所有推顶杆设置在床垫本体内，推顶杆未工作时，位于床垫本体上表面之下，需要止鼾操作时，伸出于床垫本体。实现时可以将床垫内部局部掏空，安装推顶杆及其固定结构。床垫接触人体的一侧，开设推顶杆伸出孔，为推顶杆提供顶推通道。如图2所示，图中的大圆圈为推顶杆伸出孔，优选采用等间距排布。控制单元根据识别出的人体位置，控制相应位置处的推顶杆伸出，对一侧肩背部进行刺激而促使睡眠者侧翻。

优选地，根据《GB10000-88中国成年人人体尺寸》中的人体宽度范围，推顶杆间距设置为80-140mm，这样能够在最少推顶杆的情况下，保证各种人体宽度、各种睡眠位置的推顶效果。推顶杆的作用头处于顶推最大极限位置时，作用头上沿高于床垫本体上表面30-60mm；作用头处于收缩状态时，作用头上沿低于床垫本体上表面10-20mm。这种尺寸即保证及时有效推出，又保证推出后的推顶力度。

方式二、推顶杆能在肩背部的刺激范围内自由移动。

本方式下，只需要设置1根或2根推顶杆。在床垫内部安装移动机构和推顶杆。移动机构可以为滑道+滑块的结构；推顶杆设置滑块上。移动机构根据控制指令带动推顶杆移动到需要作用的肩部位置，然后控制推顶杆伸出。根据移动机构的移动范围，可以设置一个推顶杆负责床垫横向的所有范围。或者在床垫内设置两个移动机构，每个移动机构上设置一个推顶杆，分别负责床垫左半区和右半区。这种方式能够减少推顶杆移动距离，从而降低噪声。

对于方式一中推顶杆的安装区域、方式二中推顶杆的移动区域，可以覆盖一层隔层，例如覆盖一层薄记忆棉层，从而防止推顶杆伤害人体。对于方式一，隔层覆盖在通孔上面，保证了床垫睡眠舒适性不受多个通孔的影响。

上述两种方式的推顶杆结构，均包括直线电机和作用头，直线电机推动作用头的上升和下降，参见图3。推顶杆固定在床垫内的框架中，为了进一步固定推顶杆，可以设计上下支架，直线电机45底部固定在下支架上，上支架开孔，作用头41通过开孔伸出。作用头可以采用硅胶或橡胶等柔性材料制成，避免推顶时对人体的伤害。本方案采用直线电机作为作用的动力源对人体实施作用，但实际上，可以为任何可实现直线运动功能的动力源，包括：其他类型的电机：如直流电机等，以及气缸、液压缸等其他动力源。

图4给出了一种集成有压力传感器的推顶杆，用于测量推顶杆作用于人体时的推力，那么控制单元就可根据作用于人体的推力调整推顶杆的状态。如图所示，其包括作用头41、压力检测组件和直线电机45。

压力检测组件主要由薄膜压力传感器压头42、薄膜压力传感器43和薄膜压力传感器压座44构成。薄膜压力传感器压头42中负责接触传感器的端面伸入薄膜压力传感器压座4提供的导向槽，从而形成活塞式连接。薄膜压力传感器压头42与薄膜压力传感器压座44的导向槽内壁面之间采用间隙配合，使压头在压座的导向槽内自由移动。薄膜压力传感器压座44的导向槽内底面安装薄膜压力传感器43。当薄膜压力传感器压头42受到压力后，沿导向槽向下移动，将力施加在薄膜压力传感器43上，实现压力的测量。薄膜压力传感器压座44上开设传感器连线伸出槽，给传感器连线提供一个放置区和伸出通道。

薄膜压力传感器压头42和薄膜压力传感器压座44之间采用限位钉48连接方式。限位钉48从压座侧面的螺纹孔穿入压头上的腰型孔，从而保证压头不从压座内脱出，腰型孔还能保证压头在压座内能自由活动，不产生预紧力。

薄膜压力传感器压头42接触薄膜压力传感器43的端面上安装压柱49，压柱49作用在薄膜压力传感器位于中部的有效作用区，从而保证薄膜压力传感器的有效使用。压柱49优选的采用橡胶等较软材料，能够避免对传感器的损伤。

作用头41与压力检测组件间采用连接销方式连接。作用头包括头部和连接部。连接部能嵌入压力检测组件提供的连接端，然后插入连接销47防止作用头从压力检测组件脱出。由于连接部截面小于头部截面，形成头部与连接部之间的台阶面；支撑片46套在连接部外，支撑台阶面，从而有效支撑柔性头部。

本实施例中，薄膜压力传感器压头42连接作用头，薄膜压力传感器压座44连接直线电机45。按照最简洁方式，将薄膜压力传感器压头42设计为带有底面的圆筒结构，该结构十分简洁。圆筒底面作为与薄膜压力传感器压座44配合的压力施加面，伸入导向槽，通过采用限位钉48实现压头与压座的连接。圆筒开口端作为作用头连接端，作用头的连接部嵌入该作用头连接端后，通过连接销47固定。可选的，作用头与压力检测组件间也可采用胶粘、螺纹、卡扣等连接方式。

薄膜压力传感器压座44固定于直线电机45自由端，二者采用螺纹连接。

为了避免作用头对人体的过度刺激，作用头41需要采用柔性材料。可以选择硅胶、橡胶等柔性材质。

控制单元5对人体位置检测单元、声波检测传感器采集的信号进行判断和处理，然后驱动人体刺激机构进行相应的动作，促使人侧卧从而止鼾。控制单元5可以内置在床垫框架中，本实施例设置在靠近床头的位置。在实际中，控制单元可以设置在床垫外部，该方案使床垫本体的结构更简单，使床垫本体更轻便，便于搬运和维护；而且床垫本体内无电控单元，不存在严重的发热问题和安全隐患。

散热口7设置在床垫本体侧面与人体刺激机构相对的位置，散热通道连通控制单元和人体刺激机构，尤其是电机部分，把产生的热量通过散热口导出。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种止鼾床垫，其特征在于，包括：床垫本体(3)、床垫框架(1)、人体位置检测单元(2)、人体刺激机构(4)、声波检测传感器(6)、控制单元(5)和散热口(7)；床垫框架(1)嵌入床垫本体(3)；床垫本体(3)上划分出人体躺卧时的肩部区域；

人体刺激机构(4)固定在床垫框架(1)内，采用推顶杆机械运动的方式实现刺激，推顶杆的作用区为所述肩部区域；

人体位置检测单元(2)设置在床垫本体(3)表面且位于所述肩部区域；

声波检测传感器(6)设置在床垫本体(3)靠近头部位置；

控制单元(5)在根据声波检测传感器(6)和人体位置检测单元(2)的检测信号确定要引导人体侧卧时，控制推顶杆在人体的一侧肩部区域给与推顶刺激；

散热口(7)设置在床垫本体侧面，散热通道连通控制单元和人体刺激机构，将产生的热量通过散热口导出。

2.如权利要求1所述的止鼾床垫，其特征在于，床垫本体(3)由多层海绵复合而成，各层海绵硬度从上到下由软到硬；每两层海绵的分界面是波浪形；最上层海绵均匀分布压力缓冲孔。

3.如权利要求2所述的止鼾床垫，其特征在于，每两层海绵的分界面是正弦波形。

4.如权利要求1所述的止鼾床垫，其特征在于，所述人体刺激机构包括呈直线分布的多个推顶杆，分布位置为所述肩部区域；控制单元根据人体位置检测单元(2)提供的人体位置，控制相应位置处的推顶杆伸出；所述床垫本体(3)上表面对应推顶杆的位置开设推顶杆伸出孔。

5.如权利要求1所述的止鼾床垫，其特征在于，所述推顶杆包括直线运动动力设备和作用头；直线运动动力设备带动作用头升降；作用头上集成有压力传感器。

6.如权利要求1所述的止鼾床垫，其特征在于，所述推顶杆包括直线电机(45)、压力检测组件和作用头(41)；压力检测组件设置在作用头(41)与直线电机(45)之间，用于检测作用头施加于人体的作用力；

所述压力检测组件包括薄膜压力传感器压头(42)、薄膜压力传感器(43)和薄膜压力传感器压座(44)；薄膜压力传感器压头(42)一端面伸入薄膜压力传感器压座(44)提供的导向槽形成活塞式连接，薄膜压力传感器压头(42)与薄膜压力传感器压座(44)的导向槽内壁面之间间隙配合；薄膜压力传感器压座(44)导向槽内底面安装薄膜压力传感器(3)。

7.如权利要求6所述的止鼾床垫，其特征在于，作用头(41)固定于薄膜压力传感器压头(42)；薄膜压力传感器压座(44)固定于直线电机(45)自由端；薄膜压力传感器压头(42)未伸入薄膜压力传感器压座(44)的一端提供与作用头配合的连接端；薄膜压力传感器压头(42)与作用头通过连接销(47)固定；薄膜压力传感器压头(42)和薄膜压力传感器压座(44)之间采用限位钉(48)连接；薄膜压力传感器压头(42)接触薄膜压力传感器(43)的端面上安装压柱(49)，压柱(49)作用在薄膜压力传感器的有效作用区。

8.如权利要求5至7任意一项所述的止鼾床垫，其特征在于，所述作用头采用柔性材料制成。

9.如权利要求4所述的止鼾床垫，其特征在于，所述推顶杆间距为80mm-140mm；推顶杆的作用头处于顶推最大极限位置时，作用头上沿高于床垫本体上表面30mm-60mm；作用头处于收缩状态时，作用头上沿低于床垫本体上表面10mm-20mm。

10.如权利要求1所述的止鼾床垫，其特征在于，所述位置检测单元包括柔性底片和薄膜开关；多个薄膜开关在柔性底片上进行直线排布或多行阵列分布。

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